Havada duran mıknatıs, bu itme ve bazı seramik disklerde etkinin içeride takılmasıyla açıklanır. Bu etkiyi oda sıcaklığında göremezsin. Madde ısınınca direnç geri gelir.
- Heike Kamerlingh Onnes, 1911’de cıvada direncin sıfıra indiğini görmüştür.
- Meissner etkisi, manyetik alanın dışarı itilmesidir.
- Sıfır direnç ile Meissner etkisi aynı şey değildir.
- Kullanılan örnekler sıvı helyum ya da sıvı azotla soğutulur.
Giriş
Süper iletken, çok soğuyunca elektriği kaybetmeden ileten maddedir. Bu kayba direnç denir. Direnç sıfıra inince kablo ısınmaz. Aynı anda mıknatısın görünmez etkisi de maddenin içinden dışarı itilir.
Bu itmenin adı Meissner etkisidir ve itilen etkiye manyetik alan denir. Videoda havada duran mıknatıs buradan çıkar. Her süper iletken aynı gösteriyi vermez. Bazı seramik disklerde etkinin bir kısmı içeride takılır ve mıknatıs yana kaçmadan durur.
Bu yazıda evde yapım tarifi yoktur. Direncin neden kaybolduğunu, mıknatısın neden yükseldiğini ve soğuğun neden şart olduğunu göreceksin. Güneş panelindeki sıradan direnç kaybını güneş panelleri nasıl elektrik üretir yazısında ayrı okursun.
Süper iletken bir pil değildir. Elektriği taşır; kimyasal tepkimeyle üretmez. Pil ve elektroliz için AYT kimya ve elektrik yazısı ayrı durur. Burada konu, soğuyunca direncin kaybolmasıdır.
- Kritik sıcaklık: Bu sıcaklığın altında direnç sıfıra iner. Üstünde madde sıradan bir tel gibi davranır.
- Direnç: Elektriğin ısıya dönüşerek kaybolmasıdır. Süper iletkende bu kayıp durur.
- Manyetik alan: Mıknatısın çevresindeki görünmez etkidir. Meissner etkisinde bu etki dışarı itilir.
- İğnelenme: İkinci tür süper iletkende bu etkinin bir kısmı içeride takılır. Mıknatıs bu sayede yana kaçmadan durabilir.
Süper İletkenler Nasıl Çalışır?
Süper iletkenler nasıl çalışır? Madde yeterince soğuyunca elektrik, ısıya dönüşmeden akar. Sıradan metalde elektronlar atomların dizilişine, yani örgüye, çarpıp teli ısıtır. Süper iletkende bu çarpışma kaybı durur.
Kamerlingh Onnes ne gördü?
Heike Kamerlingh Onnes, 1911’de soğutulmuş cıvanın direncini ölçmüştür. Yaklaşık 4 kelvinde, yani yaklaşık eksi 269 derecede direnç birden sıfıra inmiştir. Kelvin, çok soğuğu sayan sıcaklık birimidir. Bu, metalin yalnızca biraz daha iyi ilettiği bir ara değer değildir.
Alışılmış soğuk metallerde elektronlar ikişer ikişer ilerler. Bu çift, örgüye çarpıp enerji kaybetmez. Aynı anlatım, sıvı azotla soğuyan seramikler için yetmez. Bu anlatım onların nasıl çalıştığını açıklamaz.
Kritik sıcaklık tek sınır değildir. Çok güçlü bir mıknatıs ya da çok büyük bir akım da etkiyi bozar. Sınır her maddede farklıdır. Bu yazı her madde için ayrı bir sayı vermez.
Aşağıdaki tablo, sıcaklığın neyi değiştirdiğini ayırır.
| Durum | Ne görürsün | Kısa not |
|---|---|---|
| Sıcak | Direnç vardır, akım enerji kaybeder | Isı açığa çıkar |
| Kritik sıcaklığın altı | Direnç sıfıra iner, kayıp durur | Akım uzun süre döner |
| Yeniden ısınınca | Direnç geri gelir, etki biter | Etki için soğuk gerekir |
Meissner Etkisi Nedir?
Meissner etkisi nedir? Süper iletken yeterince soğuyunca, mıknatısın görünmez etkisi maddenin içinden dışarı itilir; bu etkiye manyetik alan denir. Alanın dışarı çıkması, direncin sıfır olmasından ayrı bir gözlemdir. Bu iki gözlem bir arada değilse madde tam süper iletken sayılmaz.
Meissner etkisini kim buldu?
Meissner etkisini kim buldu? Walther Meissner ve Robert Ochsenfeld, 1933’te bu itmeyi görmüştür. Bu gözlem, cıvada direncin sıfıra inmesinden yıllar sonra yapılmıştır. İki olay birlikte süper iletkenliği tanımlar.
Yalnızca direnci sıfır olan bir tel, içine daha önce girmiş alanı içeride tutabilir. Süper iletken bunu yapmaz ve soğurken alanı dışarı atar. Bu fark, Meissner etkisinin tanımıdır.
Dışarı itilen alan, maddenin çevresinde toplanır. Üstteki mıknatıs bu yüzden yükselir. Her disk mıknatısı aynı yükseklikte tutmaz.
Mıknatıs Neden Havada Durur?
Mıknatıs neden havada durur? Soğutulmuş seramik diskin üstüne bırakılan mıknatıs, itilen alan yüzünden yükselir. Birçok gösteride disk ikinci türdendir ve alanın bir kısmı içeride takılır. Mıknatıs bu sayede yana kaçmadan durur.
Birinci tür ile ikinci tür süper iletkenler, alanın ne kadar içeri girdiğine göre ayrılır. Birinci tür alanı neredeyse tümüyle dışarı iter. İkinci tür, güçlü bir mıknatısta ince manyetik çizgileri içeri alır ve onları tutar. Havada asılı kalan mıknatıs çoğu zaman bu ikinci türdendir.
YBCO nedir?
YBCO nedir? YBCO, itriyum baryum bakır oksittir; yani itriyum, baryum ve bakırın oksijenle birleştiği bir seramiktir ve formülü YBa₂Cu₃O₇ şeklindedir. Yaklaşık 90 kelvinde, yani yaklaşık eksi 183 derecede süper iletken olur. YBCO, sıvı azotla soğutulan süper iletkenlerdendir; sıvı azot yaklaşık 77 kelvindir, yani yaklaşık eksi 196 derecedir ve cıva bu soğukta süper iletken olmaz, daha soğuk olan sıvı helyum ister.
Oda sıcaklığında süper iletken var mı?
Oda sıcaklığında süper iletken var mı? Madde ısınınca içeride takılan alan çözülür, direnç geri gelir ve mıknatıs düşer. Aynı diski oda sıcaklığında masaya koyunca havada durmaz. Doğrulanmış bir oda sıcaklığı süper iletkeni yoktur ve bu gösteri oda sıcaklığında sürmez.
Aşağıdaki tablo, üç gözlemi ayırır.
| Gözlem | Ne anlatır | Kısa not |
|---|---|---|
| Sıfır direnç | Akım enerji kaybetmeden akar | Isı üretmez |
| Meissner | Manyetik alan dışarı itilir | Mıknatıs itilir |
| İğnelenme | Alanın bir kısmı içeride kalır | Mıknatıs sabitlenir |
Sıcaklık ve direnç ilişkisini soru üzerinde görmek istersen TYT Kimya Çalışma Sahası’nı kullanabilirsin. Akımın kimyasal üretimi AYT kimya ve elektrik yazısındadır.
Süper iletken mıknatıs nerede kullanılır?
Süper iletken mıknatıs nerede kullanılır? Hastanedeki MR cihazı, görüntüyü güçlü bir mıknatısla alır. Bu mıknatısın bobini süper iletken telden sarılır ve sıvı helyumla soğutulur. Parçacık hızlandırıcılarındaki bazı mıknatıslar da aynı mantıkla çalışır; bu yazı evde bobin sarmak için tarif vermez.
TYT’de Bu Konu Nerede Durur?
TYT’de bu konu nerede durur? Soru sana bir mıknatıs markası sormaz. Direncin sıcaklıkla değişmesini ve mıknatısın maddeyi nasıl etkilediğini sorabilir.
Bir soruda direnç sıfır yazıyorsa önce sıcaklığa bak: kritik değerin altı mı, üstü mü? Alan dışarı itiliyorsa bunu Meissner etkisi olarak düşün. Akım hiç durmaz cümlesi, alanı tek başına açıklamaz.
Aşağıdaki tablo, aynı fikri sınav cümlesine bağlar.
| Kavram | Sınavda ne işe yarar | Kısa not |
|---|---|---|
| Direnç | Akımın enerji kaybını söyler | Enerji kaybı durur |
| Sıcaklık | Kritik değerin altı etkiyi açar | Soğutmak gerekir |
| Manyetik alan | Meissner etkisinde dışarı itilir | İç kısım boşalır |
Soğutulan bir madde direncini sıfıra indiriyor ve manyetik alanı dışarı itiyor. Yalnızca direncin sıfır olması alanı dışarı iter mi?
- A) Evet, sıfır direnç alanı kendiliğinden atar
- B) Hayır, alanı dışarı itmek Meissner etkisidir
- C) Evet, çünkü madde oda sıcaklığındadır
- D) Hayır, çünkü süper iletken bir pildir
Çözüm: Sıfır direnç akımın kayıpsız aktığını söyler. Manyetik alanın dışarı itilmesi Meissner etkisidir. Cevap B seçeneğidir.
1911’deki cıva deneyi ve 1933’teki manyetik gözlem, süper iletkenliğin iki ayrı parçasıdır. Manyetik alanın maddeyle ilişkisi için OpenStax süper iletkenler bölümü okunabilir. Konunun ders çerçevesi için MEB müfredatına uyulmuştur.
Bu yazıdan çıkarılacak 3 ana nokta:
- Süper iletken, kritik sıcaklığın altında direnci sıfır olan maddedir. Kamerlingh Onnes bunu 1911’de cıvada görmüştür.
- Meissner etkisi, manyetik alanın dışarı itilmesidir. Sıfır direnç bu itmenin adı değildir.
- Havada duran mıknatıs soğuk bir gösteridir. Oda sıcaklığında hazır bir süper iletken yoktur.
Özetle: Heike Kamerlingh Onnes, 1911’de cıvada direncin sıfıra indiğini görmüştür. Walther Meissner ve Robert Ochsenfeld, 1933’te manyetik alanın dışarı itildiğini görmüştür. Bu etki, madde ısınınca biter ve oda sıcaklığında hazır bir örnekte sürmez.
Sonuç
Süper iletkenler nasıl çalışır sorusunda önce sıcaklığa bak. Sonra sıfır direnci, manyetik alanın dışarı itilmesinden ayır. Mıknatıs havada duruyorsa soğuğu ve içeride takılan alanı da düşün.
Direncin günlük bir örneği için güneş panelleri nasıl elektrik üretir yazısını, kimyasal akım için AYT kimya ve elektrik yazısını birlikte okuyabilirsin. Aynı ayrımı sorularla pekiştirmek istersen TYT Kimya Çalışma Sahası’nı kullanabilirsin.
Direnç ve sıcaklık konularını düzenli tekrar etmek istiyorsan Ferrum paketlerine bakabilirsin.
Sıkça Sorulan Sorular
Meissner etkisi nedir?
Meissner etkisi, süper iletken soğuyunca manyetik alanın maddenin içinden dışarı itilmesidir. Walther Meissner ve Robert Ochsenfeld bunu 1933’te görmüştür. Sıfır direnç, bu itmeyi tek başına açıklamaz.
Süper iletken oda sıcaklığında çalışır mı?
Bugün kullanılan süper iletkenler oda sıcaklığında çalışmaz; soğutulmaları gerekir. Cıva yaklaşık eksi 269 derecede süper iletken olur. Bazı seramikler sıvı azotla, yaklaşık eksi 196 derecede çalışır. Oda sıcaklığında hazır ve doğrulanmış bir süper iletken yoktur.
Mıknatıs süper iletkenin üstünde neden durur?
Soğuyan madde, mıknatısın etkisini büyük ölçüde dışarı iter. Kararlı duruşta, ikinci tür süper iletkende bu etkinin bir kısmı içeride takılır. Mıknatıs bu yüzden yana kaçmadan havada kalabilir. Madde ısınınca etki biter.
Sıfır direnç ile Meissner etkisi aynı mı?
Hayır, aynı şey değildir. Sıfır direnç, akımın enerji kaybetmeden aktığını söyler. Meissner etkisi, manyetik alanın dışarı itildiğini söyler. İkisi birlikte süper iletkenliği tanımlar.
Süper iletken nerede kullanılır?
Hastanedeki MR cihazı, görüntüyü güçlü bir mıknatısla alır. Bu mıknatısın bobini süper iletken telden sarılır ve soğutulur. Bazı parçacık hızlandırıcılarda da aynı mantık vardır. Bu yazı evde üretmek için tarif vermez.
Yakup Demir
Ferrum · Kimya Öğretmeni ve YKS Kimya İçerik Yazarı
Ferrum kitapları yazarı ve YKS kimya içerikleri üzerinde çalışır. YKS kimya müfredatı, TYT ve AYT konu anlatımı videoları, soru dağılımı ve sınav stratejisi üzerine kısa, veri odaklı rehberler hazırlar.
